[實用新型]采用叉指或螺旋電極的壓電揚聲器

有效

• 申請號: 200920246678.2
• 申請日: 2009-10-26
• 公開（公告）號: CN201515490U
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 褚祥誠
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本實用新型屬于揚聲器技術領域，特別涉及一種采用叉指或螺旋電極的壓電揚聲器。

背景技術

揚聲器是一種電-力-聲換能器，它是音響設備中的重要元件。揚聲器在人們平時的日常生活中廣泛被使用，帶來了很多的便利，汽車、廣播、電視、音箱、手機、MP4、電腦等電子產品領域中，揚聲器的應用幾乎隨處可見。揚聲器的種類很多，按其能量轉換原理可分為電動式(即動圈式)、靜電式(即電容式)、電磁式(即舌簧式)、壓電式等幾種；按頻率范圍可分為低音揚聲器、中音揚聲器、高音揚聲器，其中動圈式揚聲器應用最為廣泛。而壓電揚聲器因其小、薄、輕的特點，在當今器件小型化的趨勢下，具有極其光明的前景與未來。

目前大多數壓電揚聲器的振動發聲部分的基本原理為：電極接通交流電，由于逆壓電效應，壓電陶瓷片產生振動，使金屬振膜發生彎曲變形，從而產生振動，進而推動空氣振動，產生聲壓，發出聲音。

與傳統的動圈揚聲器相比，壓電揚聲器有以下幾點優勢：

1.壓電揚聲器結構中不需要磁鐵，從而也不會存在任何的磁場對周圍的電路產生干擾和影響；

2.壓電揚聲器的厚度超薄，相比動圈式揚聲器，壓電揚聲器可安裝于更為狹小的空間中，這一點使其在當今市場極具有競爭力；

3.壓電揚聲器具有輕便的特點，重量一般都小于1g，比傳統的動圈揚聲器輕50％-80％；

4.壓電揚聲器功耗低，一般小于15mW，是動圈式揚聲器消耗功率的1/5-1/2，這大大延長了器件的電池壽命；

5.壓電揚聲器的聲學設計簡單，背面只需很少空間，不需要對于動圈揚聲器所必須的用于提高聲壓級的空腔。

在相比于傳統揚聲器具備很大優勢的同時，普通壓電揚聲器也存在一些缺點。例如，壓電揚聲器第一階諧振頻率較高，低頻特性稍差。這主要跟壓電陶瓷的尺寸和約束方式相關。壓電揚聲器需要很高的驅動電壓，驅動電壓的高低取決于所使用的壓電材料的類型、壓電層的大小(包括厚度和體積)以及壓電層的層數。

在總厚度不變的情況下，采用多層壓電陶瓷會使驅動電壓相應地降低，這是一種目前主流的解決方法，但也會帶來加工工藝復雜、成本提高的弊端。尤其是，壓電揚聲器一旦采用多層陶瓷結構，則生產工藝上必須考慮采用Ag-Pb銀鈀貴金屬內電極，以及壓電陶瓷低溫燒結技術，這些目前最先進的陶瓷燒成技術勢必增加壓電揚聲器的生產成本和產品的后續研發成本。另外，目前多層壓電揚聲器由于陶瓷介質層與內電極層之間熱匹配、電致疲勞與物理性疲勞、制備工藝復雜等因素，形成了生產中所制備的陶瓷和揚聲器電學參數的離散性較大。如：靜態電容離散范圍有300nF，最低頻率的離散范圍有300～400Hz，阻抗離散范圍有200歐姆，平均聲壓級離散范圍有10dB。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種結構簡單、成本低、性能優良的采用叉指或螺旋電極的壓電揚聲器，其結構包括振膜，粘結在振膜上的壓電陶瓷片，壓電陶瓷片表面的電極，用來約束振膜的邊框，電極分為正電極和負電極兩部分，且電極為叉指結構排列、叉指螺旋結構排列、圓形叉指螺旋結構排列、多邊形叉指螺旋結構排列。

所述電極還為圓形或多邊形同心交錯結構排列。

所述壓電陶瓷片的軸向截面為圓形、橢圓或矩形。

所述電極粘結于壓電陶瓷片的表面，或嵌入壓電陶瓷片中。

所述正電極和負電極位于壓電陶瓷片的同側，或分別位于壓電陶瓷片的兩側，并在俯視圖下保持交錯排列。

所述正電極和負電極分別位于壓電陶瓷片的兩側的情況時，壓電陶瓷片為絕緣材料。

所述振膜僅一面粘結壓電陶瓷片，或雙面均粘結壓電陶瓷片。

所述正電極與負電極之間的距離小于壓電陶瓷片厚度的兩倍。

本實用新型的有益效果為：

(1)在保持傳統平板揚聲器優異性能的基礎上，不采用銀鈀(Ag/Pb)內電極結構，由于揚聲器電極材料不采用貴金屬鈀，可明顯降低器件的制造成本40％～50％，使得未來所制備的新型壓電揚聲器的性能接近于多層壓電揚聲器，而成本卻只有多層揚聲器的一半；

(2)目前多層壓電揚聲器采用流延工藝，壓電陶瓷介質層與內電極層交替覆蓋，形成多層結構，并將壓電陶瓷與內電極在爐子中一次燒成；本專利提出的新型揚聲器，其電極處理工藝與流延工藝分離，陶瓷燒結后，檢驗合格再進行電極處理，避免了傳統技術中因陶瓷報廢而造成內電極浪費的現象；

(3)采用激光照射快速電極成型工藝，可以明顯提高壓電揚聲器的成品率、一致性和生產效率，明顯減小陶瓷靜態電容和諧振頻率的離散性；